CN116262846A - 一种电缆用阻燃绝缘材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及绝缘材料技术领域，公开了一种电缆用阻燃绝缘材料及其制备方法。本发明提供的阻燃绝缘材料以交联聚乙烯为基体，通过对氢氧化镁进行改性，将氢氧化镁用有机物载体复合负载，防止其团聚，提高绝缘材料的阻燃性能，由于有机物载体的加入，交联聚乙烯的力学性能也进一步提高。本发明提供的阻燃绝缘材料不存在矿物绝缘材料的吸湿受潮问题。

Description

一种电缆用阻燃绝缘材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及绝缘材料技术领域，尤其涉及一种电缆用阻燃绝缘材料及其制备方法。
背景技术
电缆产品在轨道交通电力传输及信号传输中发挥着重要作用。国家标准GB51348—2019《民用建筑电气设计规范》中明确了多种环境中必须使用阻燃B1级电缆；公安部消防局发布的《建筑高度大于250m民用建筑防火设计加强性技术要求(试行)》中明确了阻燃等级为B1级耐火3h的耐火型B1级电缆的使用环境；在国家标准GB/T 19666—2019《阻燃和耐火电线电缆或光缆通则》中明确了耐火加冲击、耐火加喷淋的试验要求。
对于阻燃绝缘电缆，目前产品主要有氧化镁矿物绝缘电缆和云母带矿物绝缘电缆2大类，但是这2类产品受生产结构影响很难满足电缆滴落指标要求。传统氧化镁矿物绝缘电缆的金属护套是铜护套，其存在的问题是铜金属护套光滑，绝缘材料和金属护套之间吸附力不够，电缆在B1级耐火试验时外护套易滴落造成试验指标无法满足d0要求。云母带矿物绝缘电缆采用耐高温的云母带包覆作为耐火层，外部再挤以绝缘材料以绝缘，但云母带矿物绝缘电缆大多是有火灾条件下通电运行的，多数时候为备用电缆，挤包外护套时或长时间放置时，空气进入电缆结构中，电缆受潮，将造成电缆无法正常使用。因此，现有矿物绝缘电缆中，尚无法满足阻燃绝缘电缆日常所有需要。
如授权公告号为CN 110550939B的中国专利公开了一种用于制作矿物绝缘电缆的绝缘材料及其制备方法。该专利中先将粉煤灰、四氟铝酸钾和氧化镁充分混匀，然后压制成所需形状，接着经过1180-1200℃加热煅烧得到矿物绝缘电缆。该专利制备提供一种粉煤灰、四氟铝酸钾、氧化镁粉组成的三元复合无机材料，解决氧化镁吸水、绝缘差以及均匀性差的问题。但事实上由于粉煤灰的高自聚性，在将粉煤灰、四氟铝酸钾和氧化镁混合时很难充分混匀，若混合不均匀，其制备得到的矿物材料仍然会存在吸湿问题。
因此，为了进一步提高绝缘耐火电缆阻燃性能，仍需出现一种新的阻燃绝缘材料，满足电缆行业的需求。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种电缆用阻燃绝缘材料及其制备方法。本发明提供的绝缘材料以交联聚乙烯为基体，通过对氢氧化镁进行改性，将氢氧化镁用有机物载体复合负载，防止其团聚，提高绝缘材料的阻燃性能。由于有机物载体的加入，交联聚乙烯的力学性能也进一步提高。
本发明的具体技术方案为：
一方面，本发明提供了一种电缆用阻燃绝缘材料，包括以下重量份的组分：聚乙烯树脂100份、聚丙烯树脂10-17份、交联剂1.5-2份、引发剂0.1-0.3份、改性氢氧化镁25-32份、、催化剂0.5-1份。具体地，改性氢氧化镁为有机物载体复合连接负载氢氧化镁。
在本发明提供的阻燃绝缘材料中，以交联聚乙烯为基体，绝缘材料体积电阻率高，并以改性氢氧化镁作为阻燃剂，使绝缘材料阻燃性能优异。氢氧化镁常作为电缆绝缘材料的阻燃剂，但氢氧化镁本身极性很强，表面能大，在加入树脂基体材料过程中易团聚及二次团聚，因此将会导致无法发挥阻燃效果及阻燃效果差的问题，甚至使得绝缘材料的力学性能变差。本发明通过将氢氧化镁利用有机物载体结构将之复合连接，使之均匀分散于绝缘材料中，提高其阻燃性能。同时，通过有机物负载氢氧化镁结构，改善了氢氧化镁本体的亲水性问题。
具体地，本发明提供了改性氢氧化镁的制备方法，包括以下步骤：
(1)甲壳素加入在NaOH溶液中，加入NaBH4，超声，反应，洗涤，干燥，得到脱乙酰甲壳素。
步骤(1)为甲壳素脱乙酰化处理。加入NaBH4的作用是防止甲壳素解聚。超声波会产生高能化学物质，产生空化现象，在液体中形成空化泡，在***工程中产生巨大能量，可以在一定程度上破坏分子间氢键。
(2)往脱乙酰甲壳素中加入水，加入十二烷基苯磺酸钠，均匀分散，加入氢氧化镁，搅拌，得到前体悬液。
步骤(2)为氢氧化镁的负载。
(3)往前体悬液中加入三亚乙基四胺溶液，升温搅拌，加入苯乙烯、过氧化二异丙苯，保温反应，冷却，干燥，粉碎得有机框架负载氢氧化镁。
步骤(3)为载体的进一步交联反应，利用三亚乙基四胺、苯乙烯的交联，固定初步复合有机载体的氢氧化镁，并对甲壳素的结晶区进行一定程度的破坏。
本发明提供改性氢氧化镁以甲壳素为有机载体基体。甲壳素分子中存在许多羟基和酰胺基团，同时存在许多电子供体和电子受体，具备了成为连接载体的良好条件。但甲壳素链之间存在着十分强烈的分子间和分子内氢键，在步骤(1)中先对甲壳素进行预处理，脱乙酰化使之溶解性能得以改善，并使氢键作用力减弱，为步骤(2)氢氧化镁的负载准备了条件。在步骤(2)中将氢氧化钠初步负载于甲壳素载体上，然后通过步骤(3)交联反应物理缠绕将氢氧化钠牢牢固定。通过本申请提供方法制备得到的改性氢氧化镁，由于有机载体的存在，不容易团聚，在树脂绝缘材料中有较好的分散性。
作为优选，步骤(1)中NaOH溶液的浓度为35-40wt％，甲壳素与NaOH溶液的质量体积比优选为2-4g:100mL。NaBH4与甲壳素的质量比优选为0.01-0.02:1。
作为优选，步骤(1)中超声的时间为1-3h；反应为95-100℃摇床反应，反应时间2-4h；脱乙酰甲壳素的脱乙酰度为40-50％。
甲壳素的脱乙酰度为40-50％对于有机物载体与氢氧化镁的化学键合有较好的效果。甲壳素脱乙酰度过小，一是溶解度差造成与氢氧化镁的连接不完全，二是使后期的交联缠绕不易进行。甲壳素脱乙酰度过大，裸露氨基过多，对氢氧化镁形成排斥作用力过大，无法负载氢氧化镁。
具体地，步骤(1)中洗涤的方法为：去离子水反复冲洗至中性；干燥的方法为：冷冻干燥。
作为优选，步骤(2)中脱乙酰甲壳素、氢氧化镁、十二烷基苯磺酸钠、水的质量体积比为5-8g:1-4g:0.3-0.6g:100mL；搅拌的温度为25-30℃，时间为3-4.5h。
作为优选，步骤(3)中前体悬液、三亚乙基四胺、苯乙烯、过氧化二异丙苯的质量比为3:0.5-0.8:3-4:0.3-0.7；升温搅拌的温度为95-110℃，时间为1.5-2.5h；保温反应的温度为75-80℃，时间为14-18h。
作为优选，聚乙烯树脂在190℃和2.16kg的条件下的熔融指数为4.0±0.3g/10min。聚丙烯树脂在190℃和2.16kg的条件下的熔融指数为2.5±0.5g/10min。
作为优选，交联剂为乙烯基三乙氧硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三叔丁基过氧基硅烷中的一种或几种。
作为优选，引发剂为过氧化二异丙苯或过氧化二叔丁基，催化剂为二月桂酸二丁基锡。
具体地，阻燃绝缘材料中还还包括除水剂0.1-0.5份、抗氧剂2-5份、抗铜剂0.5-1份、硅酮粉3-5份。
作为优选，抗氧剂为抗氧剂300、抗氧剂168、抗氧剂1010、抗氧剂AT 10、抗氧剂DSTP和抗氧剂DLTP中的一种或几种。除水剂为三甲氧基甲烷。
另一方面，本发明提供了一种电缆用阻燃绝缘材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：将聚乙烯树脂、聚丙烯树脂、除水剂、改性氢氧化镁混炼，熔融后，加入抗氧剂、抗铜剂、硅酮粉继续混炼4-8min，得到混炼初料；
S2：往混炼初料中加入交联剂、引发剂、催化剂混炼，挤出，成型，90-100℃蒸汽交联4-12h，得到所述阻燃绝缘材料。
与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：
(1)本发明的阻燃绝缘材料以交联聚乙烯为基体，并以改性氢氧化镁为阻燃剂，具有优异的阻燃绝缘性能。
(2)本发明提供的改性氢氧化镁，较普通的氢氧化镁阻燃剂，能更好地分散分布于绝缘材料树脂基体中。
(3)本发明的阻燃绝缘材料不存在氧化镁矿物绝缘材料的吸湿受潮问题。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
总实施例
改性氢氧化镁制备：
(1)将α-甲壳素加入到35-40wt％NaOH溶液中，加入适量NaBH4防止甲壳素解聚，甲壳素、NaBH4、NaOH溶液的质量体积比为2-4g:0.02-0.04g:100mL，30℃超声1-3h，95-100℃摇床反应2 -4h，去离子水反复冲洗至中性，冷冻干燥，得到脱乙酰甲壳素，脱乙酰甲壳素的脱乙酰度为40-50％。
(2)往脱乙酰甲壳素中加入水，加入十二烷基苯磺酸钠，均匀分散，加入氢氧化镁，25-30℃搅拌3-4.5h得到前体悬液，前体悬液中，脱乙酰甲壳素、氢氧化镁、十二烷基苯磺酸钠、水的质量体积比为5-8g:1-4g:0.3-0.6g:100mL。
(3)往前体悬液中加入三亚乙基四胺溶液，升温至95-110℃下搅拌1.5-2.5h，加入苯乙烯、过氧化二异丙苯，前体悬液、三亚乙基四胺、苯乙烯、过氧化二异丙苯的质量比为3:0.5-0.8:3-4:0.3-0.7，75-80℃保温反应14-18h，冷却，干燥，粉碎得有机框架负载氢氧化镁，即改性氢氧化镁。
阻燃绝缘材料制备：
S1：按重量份计，加入100份聚乙烯树脂、10-17份聚丙烯树脂、0.1-0.5份三甲氧基甲烷、25-32份改性氢氧化镁混炼，熔融后，加入2-5份抗氧剂、0.5-1份抗铜剂1024、3-5份硅酮粉继续混炼4-8min，得到混炼初料。
S2：单螺杆挤出机中，往混炼初料中加入1.5-2份硅烷偶联剂作为交联剂、0.1-0.3份引发剂过氧化二异丙苯或过氧化二叔丁基、0.5-1份催化剂二月桂酸二丁基锡混炼，其中，硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三叔丁基过氧基硅烷中的一种或几种，单螺杆挤出机的各区温度为：Ⅰ125℃，Ⅱ145℃，Ⅲ165℃，Ⅳ185℃，Ⅴ195℃，法兰195℃，机颈200℃，机头215℃，挤出，成型，90-100℃蒸汽交联4-12h，得到阻燃绝缘材料。
实施例1
改性氢氧化镁制备：
(1)将α-甲壳素加入到37wt％NaOH溶液中，加入适量NaBH4防止甲壳素解聚，甲壳素、NaBH4、NaOH溶液的质量体积比为3g:0.04g:100mL，30℃超声2h，98℃摇床反应3h，去离子水反复冲洗至中性，冷冻干燥，得到脱乙酰甲壳素，脱乙酰甲壳素的脱乙酰度为48％。
(2)往脱乙酰甲壳素中加入水，加入十二烷基苯磺酸钠，均匀分散，加入氢氧化镁，30℃搅拌4h得到前体悬液，前体悬液中，脱乙酰甲壳素、氢氧化镁、十二烷基苯磺酸钠、水的质量体积比为6g:3g:0.4g:100mL。
(3)往前体悬液中加入三亚乙基四胺溶液，升温至100℃下搅拌2h，加入苯乙烯、过氧化二异丙苯，前体悬液、三亚乙基四胺、苯乙烯、过氧化二异丙苯的质量比为3:0.6:3:0.5，80℃保温反应16h，冷却，干燥，粉碎得有机框架负载氢氧化镁，即改性氢氧化镁。
阻燃绝缘材料制备：
S1：按重量份计，加入100份聚乙烯树脂、15份聚丙烯树脂、0.3份三甲氧基甲烷、30份改性氢氧化镁混炼，熔融后，加入3份抗氧剂300、0.7份抗铜剂1024、4份硅酮粉继续混炼5min，得到混炼初料。
S2：单螺杆挤出机中，往混炼初料中加入2份乙烯基三乙氧硅烷、0.2份引发剂过氧化二异丙苯、0.6份催化剂二月桂酸二丁基锡混炼，单螺杆挤出机的各区温度为：Ⅰ125℃，Ⅱ145℃，Ⅲ165℃，Ⅳ185℃，Ⅴ195℃，法兰195℃，机颈200℃，机头215℃，挤出，成型，100℃蒸汽交联8h，得到阻燃绝缘材料。
实施例2
改性氢氧化镁制备：
(1)将α-甲壳素加入到35wt％NaOH溶液中，加入适量NaBH4防止甲壳素解聚，甲壳素、NaBH4、NaOH溶液的质量体积比为2g:0.02g:100mL，30℃超声1h，95℃摇床反应2h，去离子水反复冲洗至中性，冷冻干燥，得到脱乙酰甲壳素，脱乙酰甲壳素的脱乙酰度为40％。
(2)往脱乙酰甲壳素中加入水，加入十二烷基苯磺酸钠，均匀分散，加入氢氧化镁，25℃搅拌4.5h得到前体悬液，前体悬液中，脱乙酰甲壳素、氢氧化镁、十二烷基苯磺酸钠、水的质量体积比为5g:1g:0.3g:100mL。
(3)往前体悬液中加入三亚乙基四胺溶液，升温至95℃下搅拌2.5h，加入苯乙烯、过氧化二异丙苯，前体悬液、三亚乙基四胺、苯乙烯、过氧化二异丙苯的质量比为3:0.5:3:0.3，75℃保温反应14h，冷却，干燥，粉碎得有机框架负载氢氧化镁，即改性氢氧化镁。
阻燃绝缘材料制备：
S1：按重量份计，加入100份聚乙烯树脂、10份聚丙烯树脂、0.1份三甲氧基甲烷、25份改性氢氧化镁混炼，熔融后，加入2份抗氧剂168、0.5份抗铜剂1024、3份硅酮粉继续混炼4min，得到混炼初料。
S2：单螺杆挤出机中，往混炼初料中加入1.5份乙烯基三甲氧基硅烷、0.1份引发剂过氧化二叔丁基、0.5份催化剂二月桂酸二丁基锡混炼，单螺杆挤出机的各区温度为：Ⅰ125℃，Ⅱ145℃，Ⅲ165℃，Ⅳ185℃，Ⅴ195℃，法兰195℃，机颈200℃，机头215℃，挤出，成型，90℃蒸汽交联12h，得到阻燃绝缘材料。
实施例3
改性氢氧化镁制备：
(1)将α-甲壳素加入到40wt％NaOH溶液中，加入适量NaBH4防止甲壳素解聚，甲壳素、NaBH4、NaOH溶液的质量体积比为4g:0.04g:100mL，30℃超声3h，100℃摇床反应4h，去离子水反复冲洗至中性，冷冻干燥，得到脱乙酰甲壳素，脱乙酰甲壳素的脱乙酰度为50％。
(2)往脱乙酰甲壳素中加入水，加入十二烷基苯磺酸钠，均匀分散，加入氢氧化镁，28℃搅拌3h得到前体悬液，前体悬液中，脱乙酰甲壳素、氢氧化镁、十二烷基苯磺酸钠、水的质量体积比为8g:4g:0.6g:100mL。
(3)往前体悬液中加入三亚乙基四胺溶液，升温至110℃下搅拌1.5h，加入苯乙烯、过氧化二异丙苯，前体悬液、三亚乙基四胺、苯乙烯、过氧化二异丙苯的质量比为3:0.8:4:0.7，80℃保温反应18h，冷却，干燥，粉碎得有机框架负载氢氧化镁，即改性氢氧化镁。
阻燃绝缘材料制备：
S1：按重量份计，加入100份聚乙烯树脂、17份聚丙烯树脂、0.5份三甲氧基甲烷、32份改性氢氧化镁混炼，熔融后，加入5份抗氧剂1010、1份抗铜剂1024、3-5份硅酮粉继续混炼8min，得到混炼初料。
S2：单螺杆挤出机中，往混炼初料中加入2份乙烯基三叔丁基过氧基硅烷、0.3份引发剂过氧化二叔丁基、1份催化剂二月桂酸二丁基锡混炼，其中，单螺杆挤出机的各区温度为：Ⅰ125℃，Ⅱ145℃，Ⅲ165℃，Ⅳ185℃，Ⅴ195℃，法兰195℃，机颈200℃，机头215℃，挤出，成型100℃蒸汽交联4h，得到阻燃绝缘材料。
实施例4
改性氢氧化镁制备：
(1)将α-甲壳素加入到40wt％NaOH溶液中，加入适量NaBH4防止甲壳素解聚，甲壳素、NaBH4、NaOH溶液的质量体积比为3g:0.03g:100mL，30℃超声1h，100℃摇床反应3h，去离子水反复冲洗至中性，冷冻干燥，得到脱乙酰甲壳素，脱乙酰甲壳素的脱乙酰度为47％。
(2)往脱乙酰甲壳素中加入水，加入十二烷基苯磺酸钠，均匀分散，加入氢氧化镁，30℃搅拌4.5h得到前体悬液，前体悬液中，脱乙酰甲壳素、氢氧化镁、十二烷基苯磺酸钠、水的质量体积比为8g:3g:0.4g:100mL。
(3)往前体悬液中加入三亚乙基四胺溶液，升温至110℃下搅拌2h，加入苯乙烯、过氧化二异丙苯，前体悬液、三亚乙基四胺、苯乙烯、过氧化二异丙苯的质量比为3:0.6:4:0.4，80℃保温反应16h，冷却，干燥，粉碎得有机框架负载氢氧化镁，即改性氢氧化镁。
阻燃绝缘材料制备：
S1：按重量份计，加入100份聚乙烯树脂、15份聚丙烯树脂、0.2份三甲氧基甲烷、32份改性氢氧化镁混炼，熔融后，加入3份抗氧剂DSTP、0.5份抗铜剂1024、4份硅酮粉继续混炼4min，得到混炼初料。
S2：单螺杆挤出机中，往混炼初料中加入1.5份乙烯基三叔丁基过氧基硅烷、0.2份引发剂过氧化二叔丁基、0.5份催化剂二月桂酸二丁基锡混炼，单螺杆挤出机的各区温度为：Ⅰ125℃，Ⅱ145℃，Ⅲ165℃，Ⅳ185℃，Ⅴ195℃，法兰195℃，机颈200℃，机头215℃，挤出，成型，95℃蒸汽交联10h，得到阻燃绝缘材料。
对比例1(与实施例1的主要区别在于：绝缘材料制备中直接加入7.5份氢氧化镁)绝缘材料制备：
S1：按重量份计，加入100份聚乙烯树脂、15份聚丙烯树脂、0.3份三甲氧基甲烷、7.5份氢氧化镁混炼，熔融后，加入3份抗氧剂300、0.7份抗铜剂1024、4份硅酮粉继续混炼5min，得到混炼初料。
S2：单螺杆挤出机中，往混炼初料中加入2份乙烯基三乙氧硅烷、0.2份引发剂过氧化二异丙苯、0.6份催化剂二月桂酸二丁基锡混炼，单螺杆挤出机的各区温度为：Ⅰ125℃，Ⅱ145℃，Ⅲ165℃，Ⅳ185℃，Ⅴ195℃，法兰195℃，机颈200℃，机头215℃，挤出，成型，100℃蒸汽交联8h，得到绝缘材料。
对比例2(与实施例1的主要区别在于：改性氢氧化镁制备中不进行交联反应)
改性氢氧化镁制备：
(1)将α-甲壳素加入到37wt％NaOH溶液中，加入适量NaBH4防止甲壳素解聚，甲壳素、NaBH4、NaOH溶液的质量体积比为3g:0.04g:100mL，30℃超声2h，98℃摇床反应3h，去离子水反复冲洗至中性，冷冻干燥，得到脱乙酰甲壳素，脱乙酰甲壳素的脱乙酰度为48％。
(2)往脱乙酰甲壳素中加入水，加入十二烷基苯磺酸钠，均匀分散，加入氢氧化镁，脱乙酰甲壳素、氢氧化镁、十二烷基苯磺酸钠、水的质量体积比为6g:3g:0.4g:100mL，30℃搅拌4h后，分离固体，干燥得到改性氢氧化镁。
绝缘材料制备：
S1：按重量份计，加入100份聚乙烯树脂、15份聚丙烯树脂、0.3份三甲氧基甲烷、22.5份改性氢氧化镁混炼，熔融后，加入3份抗氧剂300、0.7份抗铜剂1024、4份硅酮粉继续混炼5min，得到混炼初料。
S2：单螺杆挤出机中，往混炼初料中加入2份乙烯基三乙氧硅烷、0.2份引发剂过氧化二异丙苯、0.6份催化剂二月桂酸二丁基锡混炼，单螺杆挤出机的各区温度为：Ⅰ125℃，Ⅱ145℃，Ⅲ165℃，Ⅳ185℃，Ⅴ195℃，法兰195℃，机颈200℃，机头215℃，挤出，成型，100℃蒸汽交联8h，得到阻燃绝缘材料。
对比例3(与实施例1的主要区别在于：绝缘材料制备中加入22.5份甲壳素及7.5份氢氧化镁)
绝缘材料制备：
S1：按重量份计，加入100份聚乙烯树脂、15份聚丙烯树脂、0.3份三甲氧基甲烷、15份甲壳素、7.5份氢氧化镁，熔融后，加入3份抗氧剂300、0.7份抗铜剂1024、4份硅酮粉继续混炼5min，得到混炼初料。
S2：单螺杆挤出机中，往混炼初料中加入2份乙烯基三乙氧硅烷、0.2份引发剂过氧化二异丙苯、0.6份催化剂二月桂酸二丁基锡混炼，单螺杆挤出机的各区温度为：Ⅰ125℃，Ⅱ145℃，Ⅲ165℃，Ⅳ185℃，Ⅴ195℃，法兰195℃，机颈200℃，机头215℃，挤出，成型，100℃蒸汽交联8h，得到阻燃绝缘材料。
对比例4(与实施例1的主要区别在于：绝缘材料制备中加入22.5份空白有机物载体及7.5份氢氧化镁)
空白有机物载体制备：
(1)将α-甲壳素加入到37wt％NaOH溶液中，加入适量NaBH4防止甲壳素解聚，甲壳素、NaBH4、NaOH溶液的质量体积比为3g:0.04g:100mL，30℃超声2h，98℃摇床反应3h，去离子水反复冲洗至中性，冷冻干燥，得到脱乙酰甲壳素，脱乙酰甲壳素的脱乙酰度为48％。
(2)往脱乙酰甲壳素中加入三亚乙基四胺溶液，升温至100℃下搅拌2h，加入苯乙烯、过氧化二异丙苯，前体悬液、三亚乙基四胺、苯乙烯、过氧化二异丙苯的质量比为3:0.6:3:0.5，80℃保温反应16h，冷却，干燥，粉碎得空白有机物载体。
阻燃绝缘材料制备：
S1：按重量份计，加入100份聚乙烯树脂、15份聚丙烯树脂、0.3份三甲氧基甲烷、15份空白有机物载体、7.5份氢氧化镁混炼，熔融后，加入3份抗氧剂300、0.7份抗铜剂1024、4份硅酮粉继续混炼5min，得到混炼初料。
S2：单螺杆挤出机中，往混炼初料中加入2份乙烯基三乙氧硅烷、0.2份引发剂过氧化二异丙苯、0.6份催化剂二月桂酸二丁基锡混炼，单螺杆挤出机的各区温度为：Ⅰ125℃，Ⅱ145℃，Ⅲ165℃，Ⅳ185℃，Ⅴ195℃，法兰195℃，机颈200℃，机头215℃，挤出，成型，100℃蒸汽交联8h，得到阻燃绝缘材料。
对比例5(与实施例1的主要区别在于：改性氢氧化镁制备中脱乙酰甲壳素的脱乙酰度为65％)
改性氢氧化镁制备：
(1)将α-甲壳素加入到50wt％NaOH溶液中，加入适量NaBH4防止甲壳素解聚，甲壳素、NaBH4、NaOH溶液的质量体积比为3g:0.06g:100mL，30℃超声3h，100℃摇床反应3h，去离子水反复冲洗至中性，冷冻干燥，得到脱乙酰甲壳素，脱乙酰甲壳素的脱乙酰度为65％。
(2)往脱乙酰甲壳素中加入水，加入十二烷基苯磺酸钠，均匀分散，加入氢氧化镁，30℃搅拌4h得到前体悬液，前体悬液中，脱乙酰甲壳素、氢氧化镁、十二烷基苯磺酸钠、水的质量体积比为6g:3g:0.4g:100mL。
(3)往前体悬液中加入三亚乙基四胺溶液，升温至100℃下搅拌2h，加入苯乙烯、过氧化二异丙苯，前体悬液、三亚乙基四胺、苯乙烯、过氧化二异丙苯的质量比为3:0.6:3:0.5，80℃保温反应16h，冷却，干燥，粉碎得有机框架负载氢氧化镁，即改性氢氧化镁。
绝缘材料制备：
S1：按重量份计，加入100份聚乙烯树脂、15份聚丙烯树脂、0.3份三甲氧基甲烷、30份改性氢氧化镁混炼，熔融后，加入3份抗氧剂300、0.7份抗铜剂1024、4份硅酮粉继续混炼5min，得到混炼初料。
S2：单螺杆挤出机中，往混炼初料中加入2份乙烯基三乙氧硅烷、0.2份引发剂过氧化二异丙苯、0.6份催化剂二月桂酸二丁基锡混炼，单螺杆挤出机的各区温度为：Ⅰ125℃，Ⅱ145℃，Ⅲ165℃，Ⅳ185℃，Ⅴ195℃，法兰195℃，机颈200℃，机头215℃，挤出，成型，100℃蒸汽交联8h，得到阻燃绝缘材料。
性能测试
取实施例1-4及对比例1-4制备得到绝缘材料进行性能测试，结果见表1。
表1
Figure BDA0003980350920000101
数据分析
(1)由表1可知，实施例1-4制备得到的绝缘材料阻燃性能优异，垂直燃烧等级可达到UL94V-0等级，同时具有力学性能良好。
(2)与实施例1相比，对比例1直接加入7.5份氢氧化镁作为阻燃剂，其阻燃性等级、拉伸强度及断裂伸长率较大程度地下降，说明本发明提供改性阻燃剂的加入有利于提高绝缘材料的阻燃性，同时有利于提高力学性能。
(3)与实施例1相比，对比例2改性氢氧化镁制备中不进行交联反应，不进行三亚乙基四胺、苯乙烯的交联，其阻燃性等级、拉伸强度及断裂伸长率稍有下降，说明氢氧化镁在进行甲壳素络合后，进一步进行交联反应有利于提高绝缘材料的阻燃性，同时有利于提高力学性能。
(4)与实施例1相比，对比例3绝缘材料的制备中加入22.5份甲壳素及7.5份氢氧化镁，阻燃性等级、拉伸强度及断裂伸长率较大程度地下降，对比例4加入22.5份空白有机物载体及7.5份氢氧化镁，阻燃性等级较大程度地下降，拉伸强度及断裂伸长率得到了较好的保持，说明本发明提供改性阻燃剂对于力学性能，应是依赖交联反应后的甲壳素起作用的。
上述实施例及对比例所用聚乙烯树脂、聚丙烯树脂原料为相同原料。聚乙烯树脂在190℃和2.16kg的条件下的熔融指数为4.0±0.3g/10min，所用聚丙烯树脂在190℃和2.16kg的条件下的熔融指数为2.5±0.5g/10min。
本发明中所用原料、设备，若无特别说明，均为本领域的常用原料、设备；本发明中所用方法，若无特别说明，均为本领域的常规方法。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种电缆用阻燃绝缘材料，其特征在于：包括以下重量份的组分：聚乙烯树脂100份、聚丙烯树脂10-17份、交联剂1.5-2份、引发剂0.1-0.3份、改性氢氧化镁25-32份、催化剂0.5-1份；
所述改性氢氧化镁为有机物载体负载氢氧化镁。
2.如权利要求1所述的一种电缆用阻燃绝缘材料，其特征在于：所述改性氢氧化镁的制备方法包括以下步骤：
（1）将甲壳素加入NaOH溶液中，加入NaBH4，超声，反应，洗涤，干燥，得到脱乙酰甲壳素；
（2）往脱乙酰甲壳素中加入水，加入十二烷基苯磺酸钠，均匀分散，加入氢氧化镁，搅拌，得到前体悬液；
（3）往前体悬液中加入三亚乙基四胺溶液，升温搅拌，加入苯乙烯、过氧化二异丙苯，保温反应，冷却，干燥，粉碎得有机载体负载氢氧化镁，即所述改性氢氧化镁。
3.如权利要求2所述的一种电缆用阻燃绝缘材料，其特征在于：步骤（1）中，脱乙酰甲壳素的脱乙酰度为40-50%。
4.如权利要求2所述的一种电缆用阻燃绝缘材料，其特征在于：步骤（2）中，所述脱乙酰甲壳素、氢氧化镁、十二烷基苯磺酸钠、水的质量体积比为5-8g:1-4g:0.3-0.6g:100mL。
5.如权利要求2所述的一种电缆用阻燃绝缘材料，其特征在于：步骤（2）中，所述搅拌的温度为25-30℃，时间为3-4.5h。
6.如权利要求2所述的一种电缆用阻燃绝缘材料，其特征在于：步骤（3）中，所述前体悬液、三亚乙基四胺、苯乙烯、过氧化二异丙苯的质量比为3: 0.5-0.8:3-4: 0.3-0.7。
7.如权利要求1所述的一种电缆用阻燃绝缘材料，其特征在于：步骤（3）中，所述升温搅拌的温度为95-110℃，时间为1.5-2.5h。
8.如权利要求1所述的一种电缆用阻燃绝缘材料，其特征在于：步骤（3）中，保温反应的温度为75-80℃，时间为14-18h。
9.一种如权利要求1-8之一所述的阻燃绝缘材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：将聚乙烯树脂、聚丙烯树脂、除水剂、改性氢氧化镁混炼，熔融后，加入抗氧剂、抗铜剂、硅酮粉继续混炼，得到混炼初料；
S2：往混炼初料中加入交联剂、引发剂、催化剂混炼，挤出，成型，蒸汽交联，得到所述阻燃绝缘材料。
10.如权利要求9所述的制备方法，其特征在于：所述蒸汽交联的温度为90-100℃，时间为4-12h。
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